DE1665421A1

DE1665421A1 - Haspelvorrichtung

Info

Publication number: DE1665421A1
Application number: DE19681665421
Authority: DE
Inventors: Fletcher William Henry; Pedley Roger Martin; Gurner John Raymond
Original assignee: Plessey Co Ltd
Current assignee: Plessey Co Ltd
Priority date: 1967-03-17
Filing date: 1968-03-16
Publication date: 1971-07-22
Also published as: US3545693A; SE340391B; GB1217332A; CH489424A

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser Dipl.-Ing. Gottfried Leiter Patentanwälte Telegramme: Labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Potticheckkonto: München 117078

8000 München 60,

Ernibergerstrasse 19

J5. Man 1968

Unser Zeichen: P 1969

The Plessejr Company Limited 56 Vicarage Lane, Ilford, Essex/öroßbritannien

HaspelVorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haspelvorrichtung, welche zur Speicherung von flexiblen Leitern, wie elektrischen Kabeln oder fluidleitenden Schläuchen,'geeignet ist. Eine derartige Vorrichtung wird nachfolgend als Kabelhaspelvorriehtung bezeichnet und der Ausdruck Kabel wird nachfolgend, wenn der Zusammenhang nicht etwas anderes er~

BU/Or,

fordert

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fordert, sowohl für elektrische Kabel als auch für fluidführende ScHäuche verwendet.

Bei der Versorgung einer beweglichen Anlage mit elektrischen oder fluiden Mitteln kann ein flexibles Kabel verwendet werden, welches auf einer drehbaren Trommel gespeichert ist, an der ein Ende des Kabels befestigt ist und von der das Kabel oder der Schlauch abgezogen werden kann, so daß das Kabel sur nötigen Anpassung an die Bewegung auf die Trommel zu oder von der Trommel weg durch die mit dem anderen Ende des Kabels verbundene Anlage gezogen werden kann»

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer im wesentlichen drillungsfreien und gleitungsfreien Verbindung zwischen demjenigen Ende des Kabels, welches an der Trommel befestigt ist, und einer feststehenden Kabelstelle.

Erfindungsgemäß wird diese Verbindung durch eine fiilfskabeistreeke oder Hilfskabellänge hergestellt, welche, nachfolgend Hilfskabel genannt wird und welche sich von der feststehenden Stelle zu dem an der Trommel befestigten Ende des Kabels in einer Anzahl von Windungen erstreckt, welche bei Drehung der Trommel zur Abwicklung des Kabels so angeordnet sind, daß sie sich aus einer

Stellung

, ' BAB ORIGINAL

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— "5 —

Stellung nahe der Mitte zu einer Stellung nahe dem Außendurchmesser einer Speieherkammer bewegen..

Die Erfindung schafft daher eine Kabelhaspelvorrichtung für eine Kabelstrecke ₃ deren eines Ende an einem festen Zuführpunkt befestigt bleiben soll, während das andere Ende auf diesen Zuführpunkt zu und von diesem weg bewegt wird, gekennzeichnet durch eine Kabelaufwickeltrommel mit einer Befestigungseinrichtung für das eine Ende des Kabels und mit einer Hilfsspeicherkammer sowie durch eine Hilfskabeistrecke, welche'zur Verbindung des Zuführpunktes mit dem freien Ende des Kabels in einer Anzahl von Windungen geeignet ist, die so in der Hilfsspeicherkammer angeordnet sind, daß bei Drehung der Trommel zur Abwicklung des Kabels von der Trommel die Viindungen des Hilfskabels sich von einer Lage nahe der Mitte in eine Lage nahe dem Aüßendurchmesser der Hilfsspeicherkammer bewegen. Λ

Die einfachste Ausführungsform des Hilfskabels besteht darin, daß das Hllfskabel in einer in einer einzigen Ebene angeordneten Spirale in Art einer Uhrwerkfeder und zwischen zwei parallelen, ebenen Wänden eingeschlossen verläuft, an einer feststehenden inneren Zylinderfläche ein Ende des Hilfskabels befestigt ist

und

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-H-

und an einer äußeren Zylinderfläche, welche sich mit der Trommel dreht, das äußere Ende des Ililfskabels befestigt ist.

Es kann eine noch größere Anzahl von Windungen verfügbar gemacht und trotzdem jegliche Verdrillung vermieden werden, indem die Richtung der einen großen Durchmesser besitzenden Windungen bezüglich der einen kleinen Durchmesser besitzenden Windungen über eine S-förmige Windung umgekehrt wird, wobei sowohl die Windungen mit großem Durchmesser als auch die Windungen mit kleinem Durchmesser vorzugsweise in Schraubenform angeordnet sind. In diesem Fall werden die Windungen mit großem Durchmesser vorzugsweise von der Außenseite eines Rollenkäfigs getragen, wobei dieser Käfig vorzugsweise mit einer Umlenkrolle ausgestattet ist, welche das₌Hilfskabel an seiner Umkehrschleife zwischen den inneren und äußeren Windungen trägt. Zweckmäßigerweise sind außerdem zwei oder mehrere zusätzliche, der Umlenkrolle gleiche Rollen vorgesehen, welche die Umlenkrolle zu einer sternsymmetrischen Rollenanordnung ergänzen, wobei der gesamte Hilfskabelvorrat vorzugsweise innerhalb der für das ausziehbare Kabel vorgesehenen Trommel angeordnet 1st.

- " Anhand

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Anhand der -Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 einen seitlichen Axialsehnitt einer Kabel-Haspelvorrichtung gemäß einer einfachen Ausführungsform der" Erfindung,

Figur 2 einen ähnlichen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Figur 3 einen Schnitt quer zur Achse der letzteren und

Figur 4 einen der Figur 2 ähnlichen Schnitt einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, weist die Kabel-Haspelvorrichtung einen Ständer 1 auf, welcher mit einer elektrischen Klemme 2 versehen ist. Der Ständer 1 trägt ein Lager 3 und eine Trommel 4 ist an einer

in dem Lager drehbar gelagerten Welle 5 befestigt» Der Ständer 1 weist eine feste Fläche 7 auf, welche einer drehbaren Fläche 8 der Trommel 4 gegenüberliegt. Der Zwischenraum zwischen den zwei Flächen wirkt als kreisförmige Speicherkarnmer, in welcher eine flache

Spirale 10983 0/04 3 6

Spirale eines Hilfskoaxialkabels liegen kann, .

Eine äußere Umfangsfläche der Trommel 4 trägt Windungen eines Koaxialkabels 9, dessen eines Ende an einer beweglichen Vorrichtung und dessen anderes Ende an einem Verbindungsstück 10 befestigt ist, welches seinerseits an der Seite der Trommel 4 befestigt ist.

Vom Verbindungsstück lO'führt ein Hilfskoaxialkabel .11 in die kreisförmige Speieherkammer zwischen den gegenüberliegenden Flächen 7 und 8 des Ständers 1 und der Trommel· 4, in welcher dasselbe als Spiralwicklung liegt und aus welcher sein inneres Ende nahe der Mitte der Kammer austritt und mit der vom Ständer 1 getragenen Klemme 2 verbunden ist.

Weiter ist an der Welle 5 ein Nocken 12 befestigt, welcher so ausgebildet ist, daß er bei Drehung der Trommel

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einen Mikroschalter/derart betätigt, daß jeder Dezimeter der Länge des Kabels 9 aus der Entfernung beobachtet werden kann, und ein weiterer Mikroschalter 14 ermöglicht in gleicher Weise die getrennte Beobachtung jedes Meters der Kabellänge. Die Trommel 4 kann mittels eines Kettenantriebs mechanisch gedreht werden,= welcher mit einem Kettenzahnrad 15 zusammenarbeitet, das an die Welle 5 durch einB Kupplung 16 angekuppelt ist, welche

schleift 109830/04 3 6

schleift, wenn ein vorbestimmtes Antriebsdrehmoment der Welle "überschritten wird* Ein Mikroschalter 17 ist vorgesehen, welcher eine Fernanzeige gibt, wenn ein solches Schleifen auftritt.

Wenn bei Betrieb der Kabelhaspelvorrichtung das Kabel 9 vollständig auf der Trommel k aufgewickelt ist, so bildet das Hilfskabel 11 eine Spirale, deren Windungen so eng wie möglich am radialen inneren Rand der Speieherkammer liegen. Wenn das Kabel 9 von der Trommel 4 abgehaspelt wird, bewirkt die Drehung der Trommel M, daß die Windungen des Hilfskabels 11 nach und nach vom inneren zum äußeren Rand der Kammer überführt werden, bis im wesentlichen das ganze Hilfskabel 11 in Windungen eng am äußeren Rand der kreisförmigen Speicherkammer liegt. Die Größe der Drehung der Trommel zwischen diesen zwei Zuständen bestimmt die maximale Menge des Kabels 9, welche vom Umfang der Trommel beim Herausziehen des Kabels abgewickelt werden kann. Das Kabel kann mechanisch durchweinen geeigneten, am Kettenzahnrad 15 angreifenden Antrieb wieder aufgehaspelt werden.

Vorzugsweise ist das Hilfskabel ein Koaxialkabel mit kleinem Durchmesser, welches in einem lose sitzenden Schlauch aus Nylon gehalten wird. Bs hat sich herausgestellt 109830/0436

gestellt, daß die Verwendung dieses Nylonschlauches die Steifheit des Koaxialleiters erhöht, wodurch er glatt zwischen den Wänden der kreisförmigen Speicherkammer bewegt werden kann, und die Abnützung des Koaxialleiters nach langen Verwendungszeiten der Kabelhaspelvorrichtung vermindert.

Das Hilfskabel 11 kann beispielsweise einen Außendurchmesser von 1,6 mm (1/16 inch) aufweisen und in einer Hülse aus einem Nylonschlauch mit einem Außendurchmesser von 3,2 mm (1/8 inch) eingeschlossen sein. Die Verwendung eines nichtmikrophonischen Koaxialkabels trägt zur Vermeidung von Mikrophoneffekten im elektrischen Ausgang aus der Vorrichtung bei, auch wenn die Vorrichtung für die übertragung von verhältnismäßig kleinen elektrischen Signalen verwendet wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist zwar mit Bezug auf eine Haspelvorrichtung für elektrische Kabel beschrieben worden. Die beschriebene Vorrichtung ist aber auch zur Steuerung flexibler Schläuche für die Zuleitung von Fluid, wie Flüssigkeit oder Gas, zu einer entfernten Stelle geeignet.

Bei der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist das ausziehbare Kabel 9 auf eine Trommel 20 gewickelt, welche durch Endflansche 21a eines Satzes von

Rollen 109830/0436

Rollen 21 frei drehbar um ihre Achse gelagert ist, wobei die Rollen in einem Paar von Seitenplatten 22 gelagert sinct, so daß ein Rollenkäfig gebildet wird, welcher selbst koaxial drehbar um einen festen Trommelkörper gelagert ist, durch welchen sich das Hilfskabel Ii zu einem festen Anschlußpunkt 24 erstreckt und auf welchem der größere Teil des Hilfskabels 11 in eng aneinanderliegenden Schraubenwindungen aufgewickelt ist, wie in Figur 2 gezeigt, wenn das Kabel 9 vollständig auf die Trommel 20 aufgewickelt ist, Im Gegensatz zu der mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Ausführungsform, bei welcher das Hilfskabel 11 durchwegs in der gleichen Richtung aufgespult ist, läuft das Hilfskabel Ii bei dieser* Aus-, führungsform vom inneren Trommelfcörpex» 23 zur Außenseite der Rollen 21 nahe der Innenseite der Kabeltrommel 20 über eine Umkehrsehleife lla, welche* wie in Figur 3 gezeigt, durch eine Umlenkrolle 25 geführt wird, deren Windungsdurchmesser Cd«h« der Durchmesser von Achse zu Achse des auf die Rolle gewickelten Kabels) annähernd gleich dem Abstand zwischen dem Windungsdui»ehmesser des festen inneren Trommelkörpers 23 und demjenigen der von den Rollen 21 des Rollen* käfigs getragenen Windungen des Hilfskabel» 11 ist, Vorzugsweise; ist der Windungsdurchmesser der Rolle 25 gleich dem Windüngsdurehmesser des festen Trommelkörpers 23, so daß der kleinste Krümmungsradius, welchem das Hilfs-

kabel t 09830/0 43 6

kabel unterworfen wird₅ bei dem ganzen Vorgang so groß wie möglich ist. ?

Zusätzlich zu der Übertragungsrolle 25 sind zwei_£/weitere Rollen 26 mit gleichem Durchmesser zwischen; den beiden Seitenwänden 22 des Rollenkäfigs derart gelagert, daß die drei Rollen 25, 26 und 27 in gleichen Winkelabständen rings um die Achse des Rollenkäfigs verteilt sind» Pie drei Rollen 25, 26 und 2? weisen Jeweils Endabschnitte .25a₃ 26a bzw* 27a auf, deren Durchmesser gleich dem Windungsdurchmesser der jeweiligen Rollen ist und welche in rollender Berührung mit Windungsdurchmesserabschnitten 23a des inneren Trommelkörpers 23 stehen, so daß insgesamt ein den Rollenkäfig auf der feststehenden inneren Trommel 23 haltendes Lager mit geringer Reibung gebildet wird.. Lediglich die Rolle 25 wird tatsächlich zur übertragung des Hilfs- - kabeis 11a von der inneren Trommel 23 auf den Rollenkäfig verwendet und das äußere Ende des Hilfskabels lla ist von der inneren zur äußeren Seite der KabelaufWickeltrommel 20 durchgeführt, wie bei 28 gezeigt, und ist sodann mit dem äußeren Kabel 9 verbunden oder wird von diesem einstückig ■■ fortgesetzt, dessen Einziehung durch einen Endanschlag 29 begrenzt wird. Die innere Trommel 23 ist in einem fest- — stehenden Ständer 30 befestigt und eine Spiralfeder 31 ist_,; zwischen den festen Ständer und eine Seitenwand^ 22-des_:;.Rol3.en-

käflgs T0983G/Ö436

käfigs eingeschaltet, so daß der Rollenkäfig in eine Drehbewegung in Richtung des Pfeiles A gedreht wird und die Trommel 20 das Kabel 9 in die dargestellte Anschlagstellung des Anschlags 29 zu ziehen sucht.

Wenn ein zur Überwindung dieser Vorbelastung ausreichender Zug auf das Kabel 9 ausgeübt wird, um dasselbe von der Trommel abzuziehen, so dreht sich die äußere Trommel 20 in einer Richtung entgegen dem Pfeil A und übt daher auf das äußere Ende des Hilfskabels 11, welches auf den Rollen aufliegt _t einen Zug in Richtung des Pfeils B in Figur 2 aus. Infolgedessen wirkt ein Drehmoment auf den Rollenkäfig bezüglich der festen Trommel 23, welcher eine Drehung des Käfigs bezüglich der festen Trommel 23 entgegen dem Pfeil A und dadurch eine Abwicklung des Hilfskabels von der schraubenförmigen Nut auf der festen Trommel 23 und eine Führung desselben über die Oberfläche der Übertragungsrolle 25 zum Umfang des Rollenkäfigs bewirkt. Dieses Anlegen des Hilfskabels ermögliche-t, daß die Umfangsgeschwindigkeit des Rollenkäfigs hinter derjenigen der äußeren Trommel 20 entsprechend der Geschwindigkeit zurückbleibt, mit welcher dieses Kabel durch die Übertragungsrolle 25 von der festen Trommel 23 zum Rollenkäfig zugeführt wird, und es kann gezeigt werden, daß für Jede von der inneren Trommel 23 abgewickelte Windung des Hilfskabels 11a sich die äußere Trommel 20 um-1-1/2 Umdrehungen

dreht. 109830/0436

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dreht. Da außerdem der Windungsdurchmesser der äußeren Trommel 20 mehr als das Dreifache des Windungsdurchmessers der inneren Trommel 23 beträgt, ist ersichtlich, daß mit diesem Aufbau und mit dem gemäß den optimalen Biegebedingungen gewählten Verhältnis von Trommel- und Rollendurchmessern die Länge des Kabels 9» welche von der äußeren Trommel 20 abgewickelt und wieder auf diese aufgewickelt werden kann, etwa die vierfache Länge des Hilfskabels 11 beträgt, die auf der inneren Trommel gespeichert werden kann.

Figur 4 zeigt eine andere Anordnung, bei welcher die Spiralfeder 31 weggelassen ist und welche den Vorteil besitzt, daß der Zug auf das Hilfskabel 11 vermindert wird, welches daher leichter ausgebildet sein kann. Bei dieser Anordnung wird der über das Kabel gehende Antrieb durch einen Kraftantrieb der drehbaren Kabeltrommel in Verbindung mit einem ineinandergreifenden Zahnradgetriebe ersetzt, welches die Umfangsgeschwindigkeiten der inneren Trommel 23 und des Rollenkäfigs mit seinen Seitenwänden 22 durch eine oder mehrere von drei Rollen kuppelt, welche von der Umlenkrolle 25 und den Hilferollen 26 und 27 gebildet werden. Die jeweils mit der inneren Trommel 23, mit der Umlenkrolle 25 bzw. •mit dem Rollenkäfig verbundenen drei Zahnräder sind bei 3I₉ 32 bz_W. 33 dargestellt.

Wenn

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Wenn man bedenkt, daß die zwei Enden des Hilfskabels 11 bezüglich der inneren Trommel 23 und der äußeren Trommel jeweils ohne Bewegung sind und sich in Richtung des Kabels bezüglich dieser beiden Trommeln nicht verschieben, so ist ersichtlich, daß die äußere Trommel,, auf welcher die einen großen Durchmesser besitzenden Windungen des Hilfskabels 11 gespeichert sind, in der dargestellten Weise für den äußeren Anschluß des zugehörigen Endes des Hilfs-

kabeis 11 feststehend gehalten werden kann,.wobei die innere Trommel 23 in diesem Fall sich mit der Aufwickeltrommel dreht, an welcher das äußere Kabel 9 befestigt ist, so daß dasjenige Ende des Hilfskäbels 11, welches an der inneren Trommel befestigt ist, mit dem äußeren Kabel 9 auf der letzteren Trommel ohne Relativbewegung oder Verdrillung der verbundenen Enden verbunden werden kann.

Bei der in Figur A dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung daher insofern umgekehrt, als das feste Kabelende 3²I mit einem den Rollenkäfig einhüllenden feststehenden Gehäuse 35 verbünden ist, und die Verbindung des Hilfskäbels 11 mit der nicht gezeigten, motorgetriebenen Trommel, auf welche das äußere Kabel gewickelt ist, wird über die Mittelbohrung 36 der inneren Trommel 37 hergestellt_s wobei die Trommel 37 so angekuppelt ist, daß sie sich gemeinsam mit der motorgetriebenen Trommel dreht.

Patentansprüche, ,·. 109830/OA36

Claims

Patentansprüche

1. Kabelhaspelvorrichtung für eine Kabelstrecke, deren eines Ende an einem festen Zuführpunkt befestigt bleiben SoIl₃ während das andere Ende auf diesen Zuführpunkt zu und von diesem weg bewegt wird, gekennzeichnet durOh eine Kabelaufwickeltrommel mit einer Befestigungseinrichtung für das eine Ende des Kabels und mit einer Hilfsspeicherkammer sowie durch eine Hilfskabelstrecke, Vielehe zur Yerbindung des Zuführpunktes mit dem freien Ende des Kabels in einer Anzahl von Windungen geeignet ist₃ die so in der HiIfsSpeicherkammer angeordnet sind, daß bei Drehung der.Trommel zur Abwicklung des Kabels von der Trommel die Windungen des Hilfskabels sieh von einer Lage nahe der Mitte in eine Lage nahe dem Außendurchmesser der HilfsSpeicherkammer bewegen.

2. Kabelhaspelvorriehtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfskabel in einer in einer einzigen Ebene angeordneten Spirale in Art einer Uhrwerkfeder und zwischen zwei parallelen,, ebenen Wänden eingeschlossen verläuft, an einer feststehenden inneren Zylinderfläche ein Ende des Hilfskabels befestigt ist

und 109830/0436

und. an einer äußeren Zylinderflache _} welche sich mit der Trommel dreht ₃ das äußere Ende des Hilfskabels befestigt ist. .

3, Kabelhaspelvorriehtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ₃ daß die Spirale so ausgebildet ist₅ daß einige Windungen nebeneinander in Schraubenform sich auf den zwei Zylinderflächen anordnen können.

4. Kabelhaspelvorriehtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Umkehren der Richtung der einen großen Durchmesser besitzenden Windungen bezüglich der einen kleinen Durchmesser besitzenden Windungen über eine S-förmige Windung.

5» Kabelhaspelvorriehtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ₃ daß die einen großen Durchmesser besitzenden Windungen und die einen kleinen Durchmesser besitzenden Windungen jeweils in Schraubenform angeordnet sind.

6. Kabelhaspelvorriehtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch einen Rollenkäfig, dessen äußere Seite die einen großen Durchmesser besitzenden Windungen des Hilfskabels trägt.

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7· Kabelhaspelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkäfig mit einer Umlenkrolle ausgestattet ist, welche das Hilfskabel an seiner Umkehrschleife zwischen den äußeren und inneren Windungen trägt.

8. Kabelhaspelvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch weitere, der Umlenkrolle gleiche Rollen, welche die Umlenkrolle zu einer sternsymmetrischen Rollenanordnung ergänzen.

9. Kabelhaspelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Vorrat des HiIfskabeis innerhalb der Kabelwickelfläche der Kabelaufwickeltrommel angeordnet ist.

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